《交通运输科学技术新成果推广目录》（２０２1）第二部分隧道工程篇《重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术》

完成单位：中铁十六局集团有限公司、中铁十六局集团第四工程有限公司、中铁十六局集团第五工程有限公司；

主要完成人：马  栋、闫  肃、王武现、李子强、李卫兵、张胜利、宋青波、李伟萍、张  奇、陈胜旺。

项目简介

　　《重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术》的研究成果以崤山隧道为研究背景。蒙华铁路是世界上一次建成的最长的重载铁路运煤专线，为国家Ⅰ级干线。崤山隧道设计为双洞单线隧道，左线隧道全长22751m，右线隧道全长22771m，为蒙华铁路全线第一长隧道，是世界上最长的重载铁路隧道，在国内隧道长度排行榜中位居第五。地质构造及水文条件复杂，石质破碎，地下水丰富，沿线穿越21条断层破碎带，为一级高风险隧道，是蒙华铁路的重难点控制工程。崤山隧道具有独头掘进距离长、开挖断面小、结构整体性要求高的特点，且全隧开挖贯通时间为43个月，工期紧张，施工任务艰巨，如何保证隧道的快速施工，是崤山隧道的重中之重。

　　主要技术难题：

　　（1）崤山隧道为蒙华铁路第一长隧，如何减少隧道施工时遇到不同围岩时开挖工序转换的时间，确保隧道通风、排水效果，保证隧道的快速施工是崤山隧道的重中之重；

　　（2）崤山隧道洞身穿越21条断层，地质条件较为复杂，重载铁路小断面软弱围岩开挖、变形控制难；

　　（3）重载铁路对仰拱的承载能力以及衬砌结构的整体性要求很高，施工质量控制难度大。

　　该项目申请专利16项（其中发明专利10项），目前授权发明专利4项，实用新型专利6项，发表科技论文14篇，成果总体上达到了国际先进水平，小断面隧道长距离独头串联接力通风技术达到国际领先水平。该成果成功解决了不同围岩下特长小断面隧道施工速度慢、通风不畅、重载铁路隧道仰拱及衬砌施工质量控制不佳等一系列问题，为我国重载铁路隧道，尤其是特长小断面重载铁路的建设提供了可靠的宝贵经验和借鉴。

项目创新点

　　（1）小断面特长隧道机械化快速施工关键技术。提出了长距离隧道独头串联接力通风技术，保证了特长隧道施工的通风效果，提升隧道内施工作业环境；研发了全自动液压自行式履带栈桥，增大了施工步距，实现了小断面隧道仰拱快速施工，减少仰拱后期病害。

　　（2）小断面软弱围岩变形控制快速施工关键技术。提出了基于微台阶开挖法的上下台阶带仰拱同步施工技术，实现了初期支护快速封闭成环，提高了结构安全；提出了软弱围岩协调变形支护控制变形理念和配套技术，研发早强混凝土的配方，达到了软弱围岩早强快支护的工程要求；建立了台阶法施工预留变形量预测控制标准及监测预警系统，实现了软弱围岩快速安全施工的信息化管理。

　　（3）重载特长隧道二次衬砌质量控制关键技术。研发了基于聚能水压光面爆破的周边眼装药结构及其方法，创新了硬质围岩开挖施工技术；构建了重载铁路隧道衬砌施工质量控制成套技术，开发了隧道二次衬砌质量缺陷预防控制施工工法，进行逐窗口投料、逐层振捣、采用液位报警器、带模注浆、跟管养护，降低了衬砌质量缺陷。

应用案例

　　蒙华铁路重点4标崤山隧道，全长22.771km，设计为双洞单线隧道，地质构造及水文条件极为复杂，石质破碎、地下水丰富，沿线穿越21条断层破碎带，最大埋深达500m，安全质量控制难度大，施工风险等级为一级高风险，是蒙华铁路全线最长隧道和重难点控制性工程。

　　通过技术创新，第一长隧崤山隧道于2018年8月贯通，比合同工期提前3个月贯通，标志着全线头号控制工程取得重大突破，为蒙华铁路如期建成通车打下坚实基础。

　　崤山隧道建成通车图

社会效益与经济效益

　　通过“重载铁路小断面特长隧道快速施工关健技术”的研究与应用，加快了循环进尺，提高了出渣运输效率，缩短了通风时间，加快了施工进度，减少了火工品消耗，节能环保，对今后类似特长隧道快速施工和节省成本借鉴性极强，社会效益显著。在聚能水压光面爆破、小断面串联接力通风以及节约工期等方面，节约成本5295万元。